Strategien gegen mikrobielle Kontaminationen von Lackieranlagen in der Automobilindustrie

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Wilhelmine Küchler
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1 Strategien gegen mikrobielle Kontaminationen von Lackieranlagen in der Automobilindustrie Von der Fakultät für L,~benswissenschaften der Technischen Unive~ität Carölo-Wilhelmina zu Braunschweig zur Erlangung des Grades eines Doktors der Naturwissenschaften (Dr. rer. nat.) genehmigte Dissertation von aus Lars Remus staßfurt

2 INHALTSVERZEICHNIS I. ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS EINLEITUNG DER LACKIERPROZESS IM VOLKSWAGENWERK WOLFSBURG BIOFILME VORTEILE DER MIKROBIELLEN ORGANISATION IM BIOFILM BILDUNG EINES BIOFILMS BIOFILME IN DER INDUSTRIE ZIEL DER ARBEIT IH. MATERIAL UND METHODEN GERÄTE CHEMIKALIEN UND ENZYME SYNTHETISCHE OLIGONUKLEOTID-PRIMER MEDIEN UND LÖSUNGEN MIKROBIOLOGISCHE TECHNIKEN STERILISATION BESTIMMUNG DER ZELLDlCHTE NACH DEM "PLATE-COUNT"-VERFAHREN BESTIMMUNG DER ZELLDlCHTE NACH DEM "MOST PROBABLE NUMBER"- VERFAHREN (MPN) BESTIMMUNG DER ZELLDlCHTE MIT DEM HYLITE II STAMMSAMMLUNG IDENTIFIZIERUNG MITTELS API 20 NE MOLEKULARBIOLOGISCHE TECHNIKEN ISOLIERUNG VON NUKLEINSÄUREN POLYMERASE KETTENREAKTION VERSCHACHTELTE PCR (NESTED PCR) AGAROSEGEL-ELEKTROPHORESE SINGLE-STRAND-CONFORMATION-POLYMORPHISM (SSCP) POLYACRYLAMIDGEL-ELEKTROPHORESE LAMBDA-ExONUKLEASE-RESTRlKTION TROCKNUNG UND DENATURIERUNG DER PROBEN FÜR DAS POLY ACRYLAMIDGEL SILBERFÄRBUNG VON DNA IN SSCP-GELEN (NACH BASSAM ET AL. 1991) DOKUMENTATION VON SSCP-GELEN ISOLIERUNG VON DNA AUS POLYACRYLAMIDGELEN UND REAMPLIFIZIERUNGS- PCR NICHT-RADIOAKTIVE DNA-SEQUENZIERUNG BIOINFORMA TISCHE AUSWERTUNG... 28

3 10.1 PHYLOGENETISCHE STAMMBÄUME DIVERSITÄTSANALYSEN VISUALISIERENDE VERFAHRE:'oI RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE FLUORESZENZ-!N-SITU-HYBRIDISIERUNG FIXIERUNG HYBRIDISIERUNG DETEKTION DER FLUORESZENZ-MARKIERTEN MIKROOR(JANISME~ BIOFILM-BILDUNGSTEST.. 32 IV. ERGEBNISSE UND DISKUSSION AUSGANGSPROBLEMATIK UND WISSENSCHAFTLICHER ANSATZ KONTAMINIERTE LACIGERANLAGEN UND INITIALE PROBENAH;\1E IDENTIFIKATION DER KONTAMINATIONEN ALS BIOFILME MITTELS RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE UNTERSUCHUNG MIKROBIELLER GEMEINSCHAFTEN AUS LACKIERANLAGE:'I' DIVERSITÄ T VON MIKROBIELLEN GEMEINSCHAFTEN IN LACIGERANLAGEN VERGLEICH DER ÄHNLICHKEIT MIKROBIELLER GEMEINSCHAFTEN AUS VERSCHIEDENEN BEREICHEN DER UNTERSUCHTEN LACKIERANLAGEN IDENTIFIZIERUNG VON MIKROORGANISMEN ALLER BEREICHE DER LACKIERANLAGEN METHODISCHER ANSATZ MIKROORGANISMEN DER ENTFETTUNGSZONEN (ZONE 1-3) UND ANSCHLIEßENDEN SPÜLZONEN (ZONE 4-5) MIKROORGANISMEN DER SPÜLZONEN NACH DER PHOSPHATIERUNG (ZONE 7-10) MIKROORGANISMEN DER KATHODISCHEN TAUCHLACKIERUNG (KTL) UND ZUGEHÖRIGER TAUCHSPÜLBECKEN (ZONE 11-14) MIKROORGANISMEN AN DEN WÄNDEN DER LACKlERANLAGEN AUßERHALB DER TAUCHBECKEN MIKROORGANISMEN IN FILTEREINHEITEN DER LACKIERANLAGEN MIKROORGANISMEN IN DEN LACKlERANLAGEN - EINE ÜBERSICHT NACHWEIS EINZELNER BAKTERIENGRUPPEN MITTELS FLUORESZENZ IN-SITU HYBRIDISIERUNG (FISH) KEIMZAHLBESTIMMUNGEN VON PROZESSMEDIEN AUS LACKIERANLAGEN EINFLUSS VON MIKROORGANISMEN AUF DIE STOFFBILANZ DER ENTFETTUNGSZONEN DER VORBEHANDLUNG IDENTIFIZIERUNG DES URSPRUNGS DER KONTAMINATIONEN EINFLUSS DER ANLAGENUMGEBENDEN LUFT EINFLUSS DER EINGESETZTEN CHEMIKALIEN EINTRAG VON MIKROORGANISMEN ÜBER DIE ROH-KAROSSEN... 84

4 20.4 EINTRAG ÜBER DAS EINGESETZTE PROZESS WASSER WASSERVERSORGUNG DES VOLKSWAGENWERKS WOLFSBURG EINFLUSS DES EINGESETZTEN PROZESSWASSERS ÄHNLICHKEITSVERGLEICHE VON MIKROBIELLEN GEMEINSCHAFTEN AUS PROZESSWASSER KEIMZAHLBESTIMMUNGEN VON UNTERSCHIEDLICHEM PROZESSWASSER DYNAMIK DER KONTAMINATIONEN INNERHALB DER LAClUERANLAGEN NACH REINIGUNGEN ANALYSE DER MIKROBIELLEN BELASTUNG DER LEITUNGSSYSTEME VON LACKlERANLAGEN BEURTEILUNG DES URSPRUNGS DER KONTAMINATIONEN VERGLEICHE MIT DER MIKROBIELLEN BELASTUNG WEITERER LACIGERANLAGEN ANDERER STANDORTE VBH-KTL-ANLAGE DER HALLE 9 AM STANDORT WOLFSBURG LACKIERANLAGEN DES STANDORTES KASSELIBAUNATAL KTL-ANLAGEDES STANDORTES PUNE, INDIEN STAMMSAMMLUNG KONTAMINIERENDER BAKTERIEN AUS DEN LACKIERANLAGEN BIOFILM-BILDUNGSTESTS MIT ISOLIERTEN BAKTERIEN AUS DEN LACKIERANLAGEN STRATEGIE FÜR GEGENMAßNAHMEN GEGEN MIKROBIELLE KONTAMINATIONEN VON LACKIERANLAGEN GEGENMAßNAHMEN GEGEN MIKROBIELLE KONTAMINATIONEN VON LACKIERANLAGEN EINFLUSS VON ÄNDERUNGEN DER PROZESSSPEZIFIKATIONEN ÄNDERUNG DER TEMPERATUR ÄNDERUNG DER LICHTVERHÄL TNISSE ZUGABE VON WASSERSTOFFPEROXID WÄHREND DER PRODUKTION BEHANDLUNG DES EINGESETZTEN PROZESSWASSERS BEHANDLUNG DER PROZESSMEDIEN BEHANDLUNGMITULTRASCHALLIVENTURI BEHANDLUNG MIT ULTRASCHALL/UV-LICHT BEHANDLUNG DER GESAMTANLAGEN OPTIMIERTE REINIGUNG UND REINIGUNGSABLAUF GEEIGNETE REINIGER FÜR DIE ROHRKREISLÄUFE DER LAClUERANLAGEN ÜBERWACHUNG MIKROBIELLER VERUNREINIGUNGEN DER LACKlERANLAGEN (MONITORING) Ev ALUIERUNG VON ATP-BESTIMMUNGEN FÜR KONTAMINA TIONS-MONITORING ETABLIERUNG DER ATP-MESSUNGEN ZUR KONTAMINATIONSKONTROLLE

5 V. ZUSAMMENFASSUNG 143 VI. AUSBLICK 144 VII. LITERATURVERZEICHNIS. 146 VIII. ANHANG ERGEBNISSE DES VERSUCHS MIT SONOXIDE ÜBERWACHUNG DES VERSUCHS MIT SONOXIDE ANALYSE VON DECUTEC COUPONS ZUM SONOXIDE(R) VERSUCH ERGEBNISSE DER VORUNTERSUCHUNGEN MIT HELIOS AQUA Hp EINSTUFUNG IDENTIFIZIERTER MIKROORGANISMEN IN RISIKOKLASSE:'I' PROZESSSPEZIFIKATIONEN DER VORBEHANDLUNG GS 1 UND GS CLUSTERANALYSEN ABBILDUNGSVERZEICHNIS TABELLENVERZEICHNIS 176 IX. DANKSAGUNG 178

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INHALTSVERZEICHNIS INHALTSVERZEICHNIS ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS INHALTSVERZEICHNIS I ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS VI 1 EINLEITUNG 1 1.1 Biofilme 1 1.1.1 Allgemeines 1 1.1.2 Biofilmbildung 4 1.1.2.1 Allgemein 4 1.1.2.2 Der conditioning film oder Die reversible Bindung 5 1.1.2.3